[发明专利]一种三维扫描式测风激光雷达扫描头结露点控制装置及方法

说明书

本发明提供了一种三维扫描式测风激光雷达扫描头结露点控制装置，包括控制器主板、热敏电阻、湿度传感器、压力传感器；所述控制器主板，用于收集与外界测量的信号和算法处理；所述湿度传感器，用于采集湿度信号，与控制器主板电性连接及信号传送；所述压力传感器，用于采集压强信号，与控制器主板电性连接及信号传送；所述热敏电阻设置为多路电阻结构，用于测量多个温度点的温度，与控制器主板电性连接及信号传送。同时，还提供了使用上述装置的方法，通过将风扇加TEC温控器的环境温控方式，提供冷风和热风，并利用空气循环方式对扫描头内部空气进行温控，能够有效维持了内部整体的环境温度，而不是单一部位的温度。

技术领域

本发明属于三维扫描式测风激光雷达的技术领域，特别是涉及一种三维扫描式测风激光雷达扫描头结露点控制装置及方法。

背景技术

三维扫描式测风激光雷达根据相干多普勒测风原理，探测大气中气溶胶后向散射信号，从而获取分速信息，所以探测光的发射路径和反射光的接收路径不得存在对光路有影响的物体存在，若整个光路径存在遮挡，则会导致探测的信噪比降低，导致雷达分速数据处理失真或异常。随着三维扫描式测风激光雷达在城市气象探测、风电资源评估、局地风切边预警等领域得到越来越广泛的应用，为了减少设备维护，达到无人值守的目的，探测光路的无遮挡成为保证雷达运行的第一硬性要求。

在整个光路径中，最容易产生结露的空间就是扫描头内部。因为雷达是在室外运行，由于室外条件的不确定性，经常会出现气温骤降或者空气中水汽突然增加的情况，即使环境条件较好，也会有部分水汽进入到扫描头内部。雷达在运行过程中，内部会差生大量的热，在外界环境温度较低且扫描头进入大量水汽后，便产生结露现象。

另外，扫描头内部湿度过大，会导致扫描头内部积水以及窗口镜内部结露，从而无法将探测光束完整的发射出来，也会降低探测的性能。

目前许多装有扫描头的雷达均采用内部放置干燥剂或者控湿片，每次扫描头封盖都会放置一个烘干好的干燥剂和除湿片，并立即进行封盖，防止过多水汽进入。而且在低温条件下，扫描器工作的性能也受到影响，还需配备加热片用于扫描器内壁的加热，保证扫描器的性能。

现有常规具体的方法是：在扫描头封盖之前，将干燥剂和控湿片放置到烘干箱内部，烘干半小时后立即拿出，并将控制片粘贴到扫描头内部，并将干燥剂使用704固体胶固定在不遮挡光束的位置上。立即将扫描头封盖，并保证扫描头处于固定位置2小时左右不转动。或者在扫描头装配之前，在内壁安装加热片，用于低温条件下的加热控制。

在采用上述安装放置干燥剂和控制片的方法时，固然可以解决扫描头内部结露问题，但是该方法存在以下缺点：

1、安装扫描头时间过长且繁琐

在扫描头封盖之前，需要进行一大部分干燥剂及控制片的固定，并且期间不能有间断，否则无法保证干燥剂的除湿效果。同时固定干燥剂的固体胶固化的时间较长，延长了装配时间。

2、寿命有限需定期更换

因为扫描头的机械结构无法保证百分百的气密，所以会有水汽渗透进去，干燥剂吸收的水汽达到一定程度后，便无法继续吸收水汽，长时间依然会导致结露，从而定期更换干燥剂是必不可少的。

3、加热片贴合

因为扫描头内壁存在加工缺陷等原因，加热片会存在贴合不均匀情况，若不均匀过大，会导致加热片损坏，无法工作。

发明内容

技术方案：为了防止雷达扫描头内部结露，在三维扫描式激光雷达的扫描头内部安装结露点控制装置，通过改变内部环境的温度及湿度，来保证内部不出现结露现象。并且扫描器在低温条件下运行时，会导致性能下降，无法保证旋转的精度，本发明提供的一种三维扫描式测风激光雷达扫描头结露点控制装置，具体为